Universumin 5 elinkaarta: missä vaiheessa elämme?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Jokainen elävä olento planeetallamme syntyy, kypsyy, vanhenee ja lopulta kuolee. Kaikki nämä lait pätevät myös Maan ulkopuolella - myös tähdet, aurinkokunta ja galaksit tuhoutuvat ajan myötä.

Ero on olemassa vain ajassa - se, mikä sinulle ja minulle näyttää ikuisuudelta, universumin standardien mukaan, on täyttä hölynpölyä. Mutta entä itse maailmankaikkeus? Kuten tiedät, hän syntyi alkuräjähdyksen jälkeen 13, 8 miljardia vuotta sitten, mutta mitä hänelle tapahtuu nyt? Mikä on itse maailmankaikkeuden elinkaari ja miksi tutkijat erottavat sen viisi kehitysvaihetta?

Viisi vuosisataa universumista

Tähtitieteilijät uskovat, että viisi evoluution vaihetta ovat kätevä tapa edustaa maailmankaikkeuden uskomattoman pitkää ikää. Samaa mieltä, aikana, jolloin tunnemme vain 5% näkyvästä maailmankaikkeudesta (loput 95% on salaperäisen pimeän aineen käytössä, jonka olemassaoloa ei ole vielä todistettu), on melko vaikea arvioida sen kehitystä. Siitä huolimatta tutkijat yrittävät ymmärtää maailmankaikkeuden menneisyyttä ja nykyisyyttä yhdistämällä kahden viime vuosisadan tieteen ja ihmisen ajattelun saavutuksia.

Jos olet onnekas löytää itsesi kirkkaan taivaan alta pimeässä paikassa kuuttomana yönä, niin kun katsot ylös, sinua odottaa upea avaruusmaisema. Tavallisilla kiikareilla näet hämmästyttävän horisontin tähtien ja valopilkkujen päällekkäin. Näistä tähdistä tuleva valo saavuttaa planeettamme ylittäen valtavia kosmisia etäisyyksiä ja kulkee tiensä silmiimme avaruuden ja ajan kautta. Tämä on kosmologisen aikakauden universumi, jossa elämme. Sitä kutsutaan tähtien aikakaudeksi, mutta on olemassa neljä muuta.

On monia tapoja tarkastella ja keskustella maailmankaikkeuden menneisyydestä, nykyisyydestä ja tulevaisuudesta, mutta yksi niistä on herättänyt tähtitieteilijöiden huomion enemmän kuin muut. Ensimmäinen kirja viidestä vuosisadasta maailmankaikkeudesta julkaistiin vuonna 1999, nimeltään "Viisi ikäkautta: ikuisuuden fysiikka". (päivitetty viimeksi vuonna 2013). Kirjan kirjoittajat Fred Adams ja Gregory Laughlin antoivat otsikon jokaiselle viidelle vuosisadalle:

• Primitiivinen aikakausi
• Tähtien aikakausi
• Degeneratiivinen aikakausi
• Mustien reikien aikakausi
• Pimeä aikakausi

On huomattava, että kaikki tiedemiehet eivät ole tämän teorian kannattajia. Siitä huolimatta monet tähtitieteilijät pitävät viisiportaista jakoa hyödyllisenä tapana keskustella näin epätavallisen pitkästä ajasta.

Primitiivinen aikakausi

Universumin primitiivinen aikakausi alkoi sekunti alkuräjähdyksen jälkeen. Ensimmäisen, hyvin pienen ajanjakson aikana, avaruus-aikaa ja fysiikan lakeja, kuten tutkijat uskovat, ei vielä ollut olemassa. Tätä outoa, käsittämätöntä aikaväliä kutsutaan Planckin aikakaudeksi, sen uskotaan kestäneen 1044 sekuntia. On myös tärkeää ottaa huomioon, että monet Planckin aikakautta koskevat oletukset perustuvat yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttiteorioiden yhdistelmään, jota kutsutaan kvanttigravitaation teoriaksi.

Ensimmäisessä sekunnissa alkuräjähdyksen jälkeen inflaatio alkoi - maailmankaikkeuden uskomattoman nopea laajeneminen. Muutaman minuutin kuluttua plasma alkoi jäähtyä ja subatomisia hiukkasia alkoi muodostua ja tarttua yhteen. 20 minuuttia alkuräjähdyksen jälkeen - superkuumassa, lämpöydinuniversumissa - atomeja alkoi muodostua. Jäähtyminen jatkui nopeaa vauhtia, kunnes 75 % vetyä ja 25 % heliumia oli jäljellä maailmankaikkeudessa, mikä on samanlaista kuin mitä tapahtuu Auringossa nykyään. Noin 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen universumi jäähtyi tarpeeksi muodostaakseen ensimmäiset vakaat atomit ja luodakseen kosmisen taustamikroaaltosäteilyn, jota tähtitieteilijät kutsuvat kosmiseksi mikroaaltotaustasäteilyksi.

Tähtien aikakausi

Sinä ja minä elämme tähtien aikakautta - tällä hetkellä suurin osa maailmankaikkeudessa olevasta aineesta on tähtien ja galaksien muodossa. Universumin ensimmäiset tähdet - kerroimme teille äskettäin sen löydöstä - olivat valtavia ja päättivät elämänsä supernovien muodossa, mikä johti monien muiden, pienempien tähtien muodostumiseen. Painovoiman ohjaamana ne lähestyivät toisiaan muodostaen galakseja.

Yksi tähtien aikakauden aksioomeista on, että mitä suurempi tähti, sitä nopeammin se polttaa energiansa ja kuolee, yleensä vain parissa miljoonassa vuodessa. Pienemmät tähdet, jotka kuluttavat energiaa hitaammin, pysyvät aktiivisina pidempään. Tiedemiehet ennustavat, että esimerkiksi Linnunrata-galaksimme törmää ja sulautuu naapurimaiden Andromedan galaksiin noin 4 miljardin vuoden kuluttua muodostaen uuden. Muuten, aurinkokuntamme voi selviytyä tästä sulautumisesta, mutta on mahdollista, että aurinko kuolee paljon aikaisemmin.

Degeneraation aikakausi

Tätä seuraa rappeutumisen (degeneraation) aikakausi, joka alkaa noin 1 kvintiljoona vuotta alkuräjähdyksen jälkeen ja kestää jopa 1 duodecillion sen jälkeen. Tänä aikana kaikki nykyään näkyvät tähtien jäännökset hallitsevat maailmankaikkeutta. Itse asiassa avaruus on täynnä himmeitä valonlähteitä: valkoisia kääpiöitä, ruskeita kääpiöitä ja neutronitähtiä. Nämä tähdet ovat paljon kylmempiä ja säteilevät vähemmän valoa. Siten rappeutumisen aikakaudella universumi jää ilman valoa näkyvässä spektrissä.

Tänä aikana pienet ruskeat kääpiöt pitävät kiinni suurimmasta osasta saatavilla olevaa vetyä, ja mustat aukot kasvavat, kasvavat ja kasvavat ruokkien tähtien jäännöksiä. Kun vetyä ei ole tarpeeksi ympärillä, maailmankaikkeus himmenee ja kylmenee ajan myötä. Sitten maailmankaikkeuden alusta asti olleet protonit alkavat kuolla ja liuottaa ainetta. Tämän seurauksena suurin osa subatomisista hiukkasista, Hawking-säteily ja mustat aukot jäävät maailmankaikkeuteen.

Hawking-säteily on hypoteettinen prosessi, jossa musta aukko emissoi erilaisia alkuainehiukkasia, pääasiassa fotoneja; Nimetty brittiläisen teoreettisen fyysikon Stephen Hawkingin mukaan.

Mustien aukkojen aikakausi

Mustat aukot hallitsevat universumia merkittävän ajan ja vetävät sisäänsä massan ja energian jäänteitä. Ne kuitenkin lopulta haihtuvat, vaikkakin hyvin hitaasti.

Kirjan kirjoittajat uskovat Big Thinkin mukaan, että kun mustat aukot lopulta haihtuvat, tapahtuu pieni valon välähdys - ainoa jäljellä oleva energia universumissa. Tässä vaiheessa maailmankaikkeus on melkein historiaa, ja se sisältää vain matalaenergiaisia, erittäin heikkoja subatomisia hiukkasia ja fotoneja.

Pimeä aikakausi

Lopulta avaruuden halki ajautuvat elektronit ja positronit törmäävät toisiinsa muodostaen joskus proitroniumatomeja. Nämä rakenteet ovat epävakaita, mutta niiden osahiukkaset tuhoutuvat lopulta. Muiden matalaenergisten hiukkasten tuhoaminen jatkuu, vaikkakin hyvin hitaasti. Mutta tänä iltana katso yötaivaalle, joka on täynnä tähtiä, äläkä ole huolissasi mistään - ne eivät mene minnekään pitkään aikaan, ja ymmärryksemme universumista ja ajasta voi muuttua tulevaisuudessa.